ბოლო რამდენიმე ათწლეულის განმავლობაში, კვლევები ფოკისურებული იყო მრავალჯერად დატენვად, ლითიუმ-იონურ ბატარეებზე, რომლებიც გამოიყენება ყველაფერში, ელექტრო მანქანებიდან დაწყებული პორტატული ელექტრონიკით დასრულებული. მათი სიმძლავრე და ხელმისაწვდომობა უმჯობესდება. არადატენვადმა ბატარეამ კი უფრო მცირე გაუმჯობესება განიცადა, იმის მიუხედავად, რომ მათი როლი ძალიან მნიშვნელოვანია, რადგან ისინი გვხვდება იმპლანტირებად სამედიცინო მოწყობილებებში, როგორიცაა კარდიოსტიმულატორი. ასეთი მოწყობილობებისთვის გამოიყენება პირველადი (არადატენვადი) ბატარეა, რადგან მათ შეუძლიათ უზრუნველყონ სამჯერ მეტი ენერგია ვიდრე დატენვად ბატარეას.

Massachusetts Institute of Technology-ს (MIT) მკვლევრებმა გამოიგონეს გზა, რათა გააუმჯობესონ პირველადი ბატარეების ენერგიის სიმკვრივე. ისინი ამბობენ, რომ ამ გზას შეუძლია გაზარდოს ბატარეის ენერგიისა და სიცოცხლის ხანგრძლივობა, ასევე შეამციროს მისი ზომა და წონა. ამავდროულად, გაუმჯობესდება უსაფრთხოება, მისი ღირებულება კი ოდნავ გაიზრდება ან საერთოდ არ მოიმატებს.

ახალი აღმოჩენა, რომელიც მოიცავს უმოქმედო ბატარეის ელექტოლიტის ჩანაცვლებას ენერგიის მიწოდებისთვის აქტიური მასალით, გამოქვეყნდა Proceedings of the National Academy of Science-ის ჟურნალში.

''ბატარეის ჩანაცვლება კარდიოსტიმულატორში ან სხვა სამედიცინო იმპლანტში, მოითხოვს ქირურგიულ პროცედურას, ამიტომ მათი ბატარეის ხანგრძლივობის ზრდამ შეიძლება მნიშვნელოვანი გავლენა იქონიოს პაციენტის სიცოცხლეზე'', — განაცხადა კვლევის ერთ-ერთმა ავტორმა, ბეტარ გალანტმა.

მკვლევრები ფიქრობენ რომ არადატენვადი ბატარეის გამოცვლა არის კრიტიკული, რადგან ის არაპრაქტიკულია და ზოგჯერ შეუძლებელიც. მათ მიერ აღმოჩენილი მასალა მუშაობს ადამიანის სხეულის ტემპერატურაზე, ამიტომ ის შესაფერისი იქნება სამედიცინო იმპლანტებისთვის.

''იმპლანტირებადი მოწყობილობების გარდა, თუ გაგრძელდება მათი განვითარება და შევძლებთ ბატარეის მუშაობას შედარებით ცივ ტემპერატურაზე, მათი გამოყენება შეგვეძლება ტრასნპორტირების თვალთვალის მოწყობილობებშიც, მაგალითად: მას შეუძლია უზრუნველყოს საკვების ან მედიკამენტების გადაზიდვის დროს ტემპერატურის და ტენიანობის მოთხოვნები'', — განაცხადა მკვლევარმა, ჰაინინგ გაომ.

კარდიოსტიმულატორის ბატარეა, როგორც წესი, ძლებს 5-დან 10 წლამდე და კიდევ უფრო ნაკლები, თუ ისინი საჭიროებენ მაღალი ძაბვის ფუნქციებს, როგორიცაა დეფიბრილაცია. მიუხედავად ამისა, ასეთი ბატარეებისთვის, გაოს თქმით, ტექნოლოგია ითვლება მომწიფებულად, მაგრამ ''ბოლო 40 წლის განმავლობაში უჯრედების ფუნდამენტურ ქიმიაში არ ყოფილა მნიშვნელოვანი ინოვაციები''.

ამ კვლევის გუნდის მთავარი აღმოჩენა არის ელექტროლიტის ახალი სახეობა — მასალა, რომელიც იმყოფება ბატარეის ორ ელექტრულ ბოძს, კათოდსა და ანოდს შორის და საშუალებას აძლევს მუხტებს გადავიდნენ ერთი მხრიდან მეორეზე.

ახალი თხევადი ფტორირებული ნაერთის გამოყენებით, მკვლევრებმა აღმოაჩინეს რომ მათ კათოდისა და ელექტროლიტის ზოგიერთი ფუნქციის გაერთიანება შეეძლოთ ერთ ნაერთში, რომელსაც კათოლიტი ეწოდება. მათი სიმძიმე კი პირველადი ბატარეების წონაზე ნაკლებია.

მიუხედავად იმისა, რომ ახალი ნაერთის გარდა არსებობს სხვა მასალები, რომლებსაც თეორიულად შეიძლიათ ფუნქციონირება კათოლიტის როლში, გალანტის განმარტებით, ამ მასალებს აქვთ დაბალი თანდაყოლილი ძაბვა რომელიც არ ემთხვევა კარდიოსტიმულატორის CFx-ად ცნობილ ბატარეის ტიპს. ამ შეუსაბამობის გამო ძაბვის დამატებითი სიმძლავრე დაიკარგება.''ჩვენი სითხის ერთ-ერთი მთავარი ღირებულება ის არის,რომ მისი ძაბვა ძალიან კარგად ემთხვევა CFx ბატარეას'', — ამბობს ის.

ჩვეულებრივ CFx ბატარეაში თხევადი ელექტროლიტი აუცილებელია, რადგან ის საშუალებას აძლევს დამუხტულ ნაწილაკებს, გადავიდნენ ერთი ელექტროდიდან მეორეზე, მაგრამ ეს ელექტროლიტები რეალურად ქიმიურად არააქტიურია, ამიტომ ისინი მკვდარ წონად ითვლება. ეს ნიშნავს იმას, რომ ბატარეის ძირითადი კომპონენტების დაახლოებით 50% არის არააქტიური მასალა. ახალ დიზაინში კი თხევადი კათოლიტის მასალით, ამ მკვდარი წონის რაოდენობა შეიძლება 20%-ით შემცირდეს.

ახალი მასალა ასევ უზრუნველყოფს უსაფრთხოების გაუმჯობესებას სხვა სახის არსებულ ბატარეასთან შედარებით, რომლებშიც ტოქსიკური და კოროზიული მასალებია გამოყენებული.

ჯერჯერობით, მკვლევრებს ექსპერიმენტულად არ მიუღწევიათ ენერგიის სიმკვრივის სრული 50%-იანი გაუმჯობესებისთვის, რაც მათი ანალიზით იყო ნაწინასწარმეტყველები, მაგრამ მათ აჩვენეს 20%-იანი გაუმჯობესება, ''ეს თავისთავად მნიშვნელოვანი მოგება იქნება ზოგიერთი მოწყობილობისთვის'', — ამბობს გალანტი. 50% სიმკვრივის ექსპერიმენტულად მიღწევა გუნდის შემდეგი მიზანია.

ალეჰანდრო სევილა, მექანიკური ინჟინერიის განყოფილების დოქტორანტი ამ საქმეზე იქნება ორიენტირებული. ''ამ პროექტში ჩამრთეს რათა გავიგოთ, თუ რატომ ვერ მივაღწიეთ ენერგიის სრულ სიმკვრივეს, ჩემი როლია შევავსო ხარვეზები'', — ამბობს ის.

გუნდმა უკვე გასცა კათოლიტის პატენტის მიმართვა და ისინი ფიქრობენ, რომ სამედიცინო მოწყობილობები პირველი იქნება მის კომერციალიზებაში.

მკვლევრებმა განაცხადეს, რომ კათოლიტის დასამზადებელი ელემენტები არ არის ძვირადღირებული, ისინი შეიცავს ნახშირბადს და ფტორს, ყველაზე მნიშვნელოვანია მისი დამზადების პროცესი. მათი ვარაუდით, სრულმასშტაბიანი პროტოტიპი რეალურ მოწყობილობებზე ტესტირებისთვის მზად იქნება დაახლოებით ერთი წელიწადში.